מגזין הטכניון | אביב 2018

מחקר ופיתוח 10 למאמרים: http://science.sciencemag.org/content/early/2018/01/31/science.aar4003.full http://science.sciencemag.org/content/early/2018/01/31/science.aar4005.full Science פעמיים ח וקרים בפקולטה לפיזיקה בטכניון פיתחו עם עמיתים מארצות הברית מערכת לייזר Topological חדשנית: לייזר מבודד טופולוגית ( ). הלייזר החדש מאופיין ביעילות Insulator Laser וביציבות גבוהות משמעותית מאלה של מערכות לייזר דומות וסולל דרך לשילוב קוהרנטי רב-עוצמה של מספר רב של יחידות-לזירה - אתגר המעסיק קבוצות מחקר רבות בתחום של לייזר מוליך למחצה. הממצאים התפרסמו בחודש מרץ על שער כתב העת ובשני מאמרים, שאחד מהם מציג את התאוריה Science והאחר את המערכת הניסויית הראשונה. מדובר בתגלית מדעית בסיסית בעלת השלכות מרחיקות לכת על יישומים כגון התקנים פוטוניים (דיודות לתקשורת, מעגלי אלקטרוניקה משולבי לייזרים וכיו”ב), וחברות מובילות בעולם הפוטוניקה כבר מגלות בה עניין. כתב העת הקדיש למחקר גם את עמוד השער שלו.   את המחקר פורץ הדרך ערכו פרופ’-מחקר מוטי שגב מהפקולטה לפיזיקה בטכניון ושני חוקרים במעבדתו - ד”ר מיגל בנדרס והדוקטורנט גל הררי - ועם שותפיהם (אוניברסיטת מרכז פלורידה), הפרופסורים CREOL מ- דימיטרי כריסטודולידס ומרסדה חג’אוויקאן והסטודנטים שלהם סטפן וויטק, מידיה פרטו וג’ינהאן רן ומדענים נוספים מארצות הברית ומסינגפור. פרופ’-מחקר שגב הוא חתן פרס ישראל בפקולטה לפיזיקה בטכניון. המחקר המתפרסם כעת מציג שילוב מוצלח ראשון מסוגו בין שני תחומים שונים בפיזיקה: לייזרים ומבודדים טופולוגיים. מבודדים טופולוגיים, שעמדו בלב המחקר , הם מצב חדש 2016 של חתני פרס נובל בפיזיקה לשנת של חומר. הם התגלו לראשונה בהקשר של אלקטרונים במוצקים ומאופיינים בכך שחלקם הפנימי מתנהג כמבודד (אינו מוליך זרם חשמלי) אך פני השטח שלהם מוליכים זרם חד-כיווני חסין מפגמים, מפזרים (דוגמת פינות) ואי-סדר בחומר. בתחילה התגלו המבודדים הטופולוגיים בהקשר של הולכה במוצקים, אולם לפני כעשור עלתה ההשערה שהרעיונות הבסיסיים בתחום מחקר זה עשויים, בשינויים מהותיים, להיות רלוונטיים גם במערכות פיזיקליות נוספות. הראשונה שבהן הייתה הדגימה קבוצת המחקר 2013- מערכת אופטית. כבר ב של פרופ’ שגב את המבודד הטופולוגי הפוטוני הראשון. במערכת זו נע האור בצורה חד-כיוונית סביב שוליו של מערך דו-ממדי של מוליכי גל בלי שיופרע על ידי פגמים או אי סדר. כעת מדגימים החוקרים התקן לייזר מסוג חדש, המאפשר חיבור מספר רב של יחידות-לזירה ליצירת קרן לייזר יחידה, חזקה ואחידה, בתדר יחיד, שגם חסינה מפגמים, קצוות חדים ואי-סדר. פריצת הדרך טמונה כאמור בשילוב הסינרגטי של התכונות הטופולוגיות במערכת לייזר.    פרופ’-מחקר שגב, שהוביל את המחקר, אמר: “זהו ד”ר מיגל בנדרס גל הררי פרופ’-מחקר מוטי שגב מחקר שנערך בפקולטה לפיזיקה התפרסם בשני מאמרים